치과수복용 CAD/CAM 세라믹/고분자 블록의 기계적 물성
Mechanical Properties of Ceramic/Polymer Blocks for CAD/CAM Dental Restoration
구승원, 박종환, 고영무,
소속 상세정보
구승원 ( Ku Seung-Won ) - 조선대학교 치의학전문대학원 치과재료학교실
박종환 ( Park Jong-Hwan ) - 조선대학교 치의학전문대학원 치과재료학교실
고영무 ( Ko Yeong-Mu ) - 조선대학교 치의학전문대학원 치과재료학교실
KMID : 1035320170440020107
Abstract
CAD/CAM 기술은 1980년대에 치과에 도입되어, 다양한 시스템이 현재 널리 사용되고 있다. CAD/CAM은 단시간에 우수한 품질의 수복물을 제작하여 환자의 만족도를 높일 수 있을 뿐 아니라, 노동력을 절감하여 비용의 효율성을 높일 수 있고, 기공작업 중에 발생할 수 있는 실수 및 감염 가능성도 줄일 수 있다. 수복 후에 예기치 않은 문제가 발생할 경우에도 파일이 컴퓨터에 저장되어 있기 때문에 신속 정확하게 다시 만들 수도 있다. 또한 기공 작업에서는 사용하기 어려웠던 새로운 재료를 CAD/CAM에서는 용이하게 사용할 수 있어서 수복물의 물성을 향상시킬 수 있다. 이상적인 치과 수복을 위해서는 손상된 치아를 구조와 물성이 자연치와 유사한 재료로 대체하는 것이 바람직하며, 심미에 대한 관심이 높아지고, 아말감과 같은 금속 수복물의 건강과 환경에 대한 환자들의 관심이 연계되면서 금속 수복물의 수요는 줄어들고, 세라믹 수복물이 증가하고 추세이다. 세라믹은 생체 친화성이 우수할 뿐 아니라, 화학적 내구성과 색조 안전성이 좋고, 자연치와 유사한 색조를 띄는 특징이 있어서 이미 오래전부터 치과 수복재료로 사용되어 왔으나, 취성이 있어서 깨지기 쉽고, 경도가 높아서 대합치의 마모가 심해서 교합의 불균형을 유발하며, CAD/CAM 가공시 chipping이 발생하기 쉽다는 것이 한계로 지적되고 있다. 본 논문에서는 치과용 CAD/CAM 세라믹/고분자 블록 상용 제품인 Polyglass(베리콤, 한국)와 Enamic(Vita, 독일)의 기계적 물성에 관하여 연구하였다. 주사전자현미경으로 관찰하여 Polyglass는 레진 matrix에 세라믹 필러가 분산된 구조이고, Enamic은 세라믹 matrix의 기공에 레진이 침투된 구조임을 확인하였다. 기계적 하중에 의한 응력-변형 거동은 직선적으로 증가하다가 파괴되는 전형적인 세라믹의거동을 나타내었다. 굴곡강도는 Polyglass (132.30±7.07 MPa)가 Enamic (113.73±10.93 MPa)보다 유의하게 높았고(p<0.05), 와이블 계수도 Polyglass가 22.46으로 Enamic의 12.72보다 높았다. 탄성율은 Enamic이 Polyglass보다 약 2배 높고, 경도도 Enamic 2.18±0.52 GPa로 Polyglass (0.86±0.09 GPa)가 보다 유의하게 높은 값을 나타내었으며(p<0.05), Polyglass의 경도가 자연치의 상아질과 유사한 수준이었다. 압입 균열법으로 측정한 파괴인성은 Polyglass가 1.47±0.73 MPa√m로 Enamic의 1.21±0.51 MPa√m보다 높았으나, 유의차는 없었다(p>0.05). 결론적으로 굴곡강도, 와이블 계수, 파괴인성은 Polyglass가 높은 값을 나타낸 반면, 탄성율과 경도는 Enamic이 높은 값을 나타내서 고분자 매트릭스 구조인 Polyglass가 강도와 파괴인성에 유리하다는 것을 알 수 있었으나, Polyglass와 Enamic에 사용된 세라믹과 고분자의 성분이 다를 뿐 아니라, 함량과 크기도 달라서 계속적인 연구가 필요하다고 생각되며, 기계적 물성의 측정 방법을 달리한다면 결과가 달라질 수도 있을 것으로 생각되기 때문에 이에 관해서도 추가적인 연구가 기대된다.
The goal for restorative dentistry is to replace lost tooth substance by a restorative material whose properties are similar to a natural tooth. The increasing demand for esthetics, combined with health and environmental concerns about some metallic restorations, has stimulated research in metal-free restorations. For this purpose, CAD/CAM technology has been introduced in dentistry 3 decades ago and is rapidly becoming popular. It reduces the number of clinical sessions and increased quality in a shorter period of time. Furthermore, allows to extend the use of ceramics with life-like appearance, color stability, chemical stability, have good mechanical and optical properties, as well as excellent biocompatibility. Although ceramics has been widely used for dental CAD/CAM blocks, still experience a relatively high f ailure r ate due to the brittlene ss. Another potential hazard i s e xce ssive we ar o f the opposing t ee th due to the high hardness. Ceramic/polymer composite blocks, so called resin nanoceramics or hybrid ceramics have recently been introduced to the market. They improved the machinability and edge stability with suppressing the brittleness. They are easier to operate and repair if necessary. The mechanical p rope rties of two c ommercially a vailable de ntal C AD/CAM b locks, P olyglass (Ve ricom, K orea) a nd Enamic (Vita, Germany), were investigated in this study. Commercial blocks were cut into (4.0×1.2×17.0) mm to determine the flexural strength with a three-point bending test. The surface microhardness and fracture toughness were also measured. Weibull characteristics and elastic modulus were calculated. Polyglass consists of irregular-shaped ceramics in an organic resin matrix, while Enamic composes ceramic network infiltrated with cured polymers. Polyglass showed higher values in flexural strength (132.30±7.04 MPa), Weibull modulus (22.46) and fracture toughness (1.47±0.73 MPa√m) than those of Enamic (113.73±10.93 MPa, 12.72, and 1.21±0.51 MPa√m). In contrast, Enamic exhibited higher values in elastic modulus (7.0±0.4 GPa) and hardness (2.18±0.52 GPa) than those of Polyglass (5.1±0.8 GPa and 0.86±0.09 GPa).
키워드
치과; 심미수복; CAD/CAM 블록; 복합레진; 세라믹; 강도; 와이블 분석; 파괴인성; 경도
Dental; Aesthetic restoration; CAD/CAM; Block; Composite resin; Ceramic; Strength; Weibull analysis; Fracture toughness; Hardness
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